6. April 2022 | Im Projekt „H2Woods – BlackForest“ sollen Holzabfälle als lokale Ressource zur dezentralen Herstellung von Biowasserstoff genutzt werden. Hierzu wird das Potenzial von Holzabfällen für die Erzeugung von Wasserstoff und dessen energetische Nutzung untersucht sowie zwei Verfahren zur biotechnologischen Erzeugung von Wasserstoff und Koppelprodukten entwickelt und in einer integrierten Pilotanlage am Campus Schwarzwald demonstriert.
Holz ist das wichtigste Wirtschaftsgut des Schwarzwalds. Bei der Verarbeitung zu Möbeln und Baustoffen, aber auch beim Abbruch von Gebäuden fallen regional beachtliche Mengen an Holzabfällen an. Diese werden derzeit zum Teil kostenintensiv entsorgt und in Holzverbrennungsanlagen allenfalls energetisch genutzt. Für eine nachhaltige und regionale Wertschöpfung will das Projekt „H2Wood – BlackForest“ diese Holzabfälle als lokale Ressource zur Herstellung von Biowasserstoff und biobasierten Produkten erschließen.
„Nach dem Ansatz der Bioökonomie wollen wir mithilfe biotechnologischer Prozesse klimaneutralen Biowasserstoff sowie zusätzlich verwertbare Stoffe wie Carotinoide oder Proteine aus Altholz und Holzabfällen herstellen“, erläutert Dr. Ursula Schließmann vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, die das Verbundvorhaben »H2Wood – BlackForest« koordiniert.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt zur Kreislaufwirtschaft regionaler Ressourcen in der Region Schwarzwald bis Mitte 2024 mit rund 12 Millionen Euro. Partner im Forschungsverbund sind neben dem Fraunhofer IGB auch das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, das Institut für industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb IFF der Universität Stuttgart sowie das Centrum für Digitalisierung, Führung und Nachhaltigkeit Schwarzwald gGmbH (Campus Schwarzwald).
Potenziale einer wasserstoffbasierten Nachhaltigkeitsstrategie werden untersucht
Als Grundlage für die Umsetzung einer holzbasierten Kreislaufwirtschaft in der Region werden Aspekte und Potenziale einer wasserstoffbasierten Nachhaltigkeit im Schwarzwald sowie Szenarien für eine beschleunigte Reduzierung von CO2‑Emissionen untersucht. Die durch Fraunhofer IPA und Universitäts Institut IFF durchgeführten Analysen richten sich an das holzverarbeitende Gewerbe, an Mobilitätsdienstleister, Technologieunternehmen sowie an Energieversorger, die Kommunen und die Land-/Stadtkreise und werden in einer Wasserstoff‑Roadmap für die Region Schwarzwald zusammengefasst.
„Hierzu analysieren und bewerten wir den Energieverbrauch der Industrie, der Haushalte sowie des Nah- und Fernverkehrs und leiten daraus Potenziale einer dezentralen Wasserstofferzeugung und -nutzung innerhalb der Region Schwarzwald ab“, sagt Dr. Erwin Groß vom Fraunhofer IPA. „Die Ergebnisse aller Erhebungen und Berechnungen fassen wir in einer Wasserstoff-Roadmap für die Region Schwarzwald zusammen“, so Groß.
Holzabfälle müssen von Klebstoffen und Lacken befreit werden
Für die verfahrenstechnische Realisierung wird ein Anlagenkonzept zur Gewinnung von Biowasserstoff aus Holzabfällen mittels biotechnologischer Prozesse als Alternative zu thermochemischen Verfahren analysiert und bewertet. Der erste Schritt hierbei ist die Vorbehandlung des Alt- und Restholzes, um chemische Bestandteile aus Klebstoffen oder Lacken zu entfernen, gefolgt von der Fraktionierung des Holzes und der Spaltung der hierbei gewonnenen Cellulose in Zucker. Für die Umwandlung der Holzzucker in Wasserstoff werden am Fraunhofer IGB zwei Fermentationsverfahren mit wasserstoffproduzierenden Mikroalgen und Bakterien untersucht und miteinander verknüpft.
Zur Demonstration der technischen Machbarkeit und Gewinnung erster Betriebsdaten werden die Prozessstufen anhand der am Fraunhofer IGB im Labormaßstab ermittelten Auslegungsdaten als semi-mobile Module aufgebaut und in einer automatisierten Anlage am Campus Schwarzwald integriert.
Holzabfälle zur Wasserstoff-Produktion nutzen
Durch die Verminderung von CO2‑Emissionen unterstützt das Vorhaben die Erreichung der Klimaschutzziele. Zum einen ersetzt der regenerativ hergestellte Energieträger Biowasserstoff bisherige fossile Energieträger, etwa in den Sektoren Mobilität und Industrie. Zum anderen verknüpft der biotechnologische Ansatz die energetische Verwertung der Holzabfälle mit einer stofflichen Nutzung, indem das bei der biotechnologischen Umwandlung aus dem Holz freigesetzte CO2 in Form von kohlenstoffbasierten Koppelprodukten gebunden wird. Damit leistet die kombinierte stoffliche Verwertung von Altholz und Holz-Produktionsabfällen auch einen Beitrag zur Etablierung einer auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Kreislaufwirtschaft mit biobasierten Produkten für die Lebensmittel- und Futtermittelindustrie sowie die Chemie.
